INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL - proyectos y obras de ...1.1 ANTECEDENTES HISTORICOS . La acústica arquitectónica se encarga de estudiar el comportamiento del sonido en lugares al

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS”

“DISEÑO ACÚSTICO DE UN RECINTO PARA CONCIERTOS”

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

PRESENTA:

PEDRO ALFONSO MONTAÑEZ ORTIZ

ASESORES:

ING. MARÍA TERESA FRANCO MARTÍNEZ ING. PATRICIA LORENA RAMÍREZ RANGEL

MÉXICO, D.F. 2012

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL" ADOLFO LOPEZ MATEOS"

TEMA DE TESIS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA POR LA OPCION DE TITULACION TESIS INDIVIDUAL DEBERA(N) DESARROLLAR C. PEDRO ALFONSO MONTAÑEZ ORTIZ

"DISEÑO ACÚSTICO DE UN RECINTO PARA CONCIERTOS"

DISEÑAR UN RECINTO ACÚSTICO CON LOS PARÁMETROS ÓPTIMOS PARA LLEVAR A CABO CONCIERTOS DE TODO TIPO DE MÚSICA CON UNA BUENA CALIDAD ACÚSTICA.

• CONSIDERACIONES TEÓRICAS • CRITERIOS PARA EL DISEÑO • PROPUESTA DE DISEÑO • ANÁLISIS DEL DISEÑO Y COSTOS • CONCLUSIONES

MÉXICO D.F. A 27 DE ENERO DE 2011

ING. MAR'.

, ING. D D Z UEZ ÁLVAREZ

JEFE DEL DEPA A ENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA EN C UNICACIONES y ELECTRÓNICA

DISEÑO ACUSTICO DE UN RECINTO PARA CONCIERTOS

II

Objetivo

Diseñar un recinto acústico con los parámetros óptimos para llevar a cabo conciertos de todo tipo

de música con una buena calidad acústica.

Justificación

En la actualidad existen lugares en los cuales se llevan a cabo conciertos, sin embargo se presenta

un problema en común, ya que cada tipo de música posee características diferentes, motivo por el

cual se necesita un recinto con propiedades específicas para cada estilo. Debido a que resulta

difícil reunir todas las cualidades necesarias en un solo sitio, se pretende diseñar un espacio que

pueda brindar las condiciones más óptimas para que tenga un buen desempeño con cualquier

estilo de música que se reproduzca dentro de él.

Para lograr este fin se deberá proponer la forma geométrica adecuada que tendrá dicho recinto, así

como los materiales convenientes y su colocación, con el propósito de poder manipular los

diferentes parámetros que permitirán obtener una buena calidad acústica dentro de este lugar.


III

Índice

pág.

Introducción ..................................................................................................................................... 1

Capítulo 1 Consideraciones teóricas

1.1 Antecedentes históricos ........................................................................................................ 2

1.1.2 Acústica arquitectónica moderna .......................................................................................... 2

1.1.3 Herramientas para el diseño de recintos acústicos ............................................................... 4

1.1.4 Diseño de recintos acústicos en la actualidad ....................................................................... 5

1.2 Principios básicos del sonido ................................................................................................ 6

1.2.1 Sonido .................................................................................................................................. 6

1.2.2 Generación y propagación del sonido ................................................................................... 6

1.2.3 Frecuencia del sonido ........................................................................................................... 7

1.2.4 Espectro frecuencial ............................................................................................................. 7

1.2.5 Velocidad de propagación del sonido ................................................................................... 8

1.2.6 Longitud de onda del sonido ................................................................................................. 9

1.2.7 Nivel de presión sonora ...................................................................................................... 10

1.3 Percepción del sonido en función de la frecuencia ............................................................. 10

1.3.1 Relación entre presión sonora y frecuencia ........................................................................ 10

1.3.2 Enmascaramiento ............................................................................................................... 11

1.4 Propagación del sonido en un recinto cerrado .................................................................... 12

1.4.1 Sonido reflejado .................................................................................................................. 12

1.4.2 Estudio de las primeras reflexiones .................................................................................... 13

1.4.2.1 Acústica geométrica ............................................................................................................ 14

1.4.2.2 Percepción subjetiva de primeras reflexiones ..................................................................... 15

1.5 Modos propios de una sala ................................................................................................. 16

Capítulo 2 Criterios para el diseño

2.1 Tiempo de reverberación .................................................................................................... 17

2.1.1 Tiempo de reverberación medio.......................................................................................... 18


IV

2.2 Importancia del techo en un recinto .................................................................................... 19

2.3 Formas del suelo en un recinto ........................................................................................... 19

2.4 Criterios para la elección del volumen y número de asientos .............................................. 21

2.4.1 Salas de conciertos existentes (volumen y numero de asientos) ........................................ 21

2.4.2 Elección del volumen y aforo del recinto ............................................................................. 22

2.5 Acondicionamiento acústico ................................................................................................ 23

2.5.1 Introducción ........................................................................................................................ 23

2.5.2 Absorción del sonido ........................................................................................................... 24

2.5.3 Difracción del sonido ........................................................................................................... 25

Capítulo 3 Propuesta de diseño

3.1 Dimensionado del recinto.................................................................................................... 27

3.2 Modelado del recinto ........................................................................................................... 29

3.3 Acondicionamiento acústico del recinto .............................................................................. 33

3.3.1 Área del techo ..................................................................................................................... 34

3.3.2 Área del escenario .............................................................................................................. 34

3.3.3 Área de las paredes ............................................................................................................ 35

3.3.4 Área del suelo ..................................................................................................................... 37

3.3.5 Área de las butacas ............................................................................................................ 38

3.3.6 Área de las puertas ............................................................................................................. 38

3.3.7 Elección de los materiales para el acondicionamiento ........................................................ 38

Capítulo 4 Análisis del diseño y costos

4.1 Análisis del diseño .............................................................................................................. 42

4.2 Costos ................................................................................................................................ 44

Conclusiones ................................................................................................................................. 45


V

Índice de apéndices

Apéndice 1 Características de los materiales utilizados en el acondicionamiento

1.1 Madera barnizada (Escenario) ............................................................................................ 46

1.2 Panel difusor TRQ (Paredes) .............................................................................................. 47

1.3 Yeso acabado con enlucido fino (Techo) ............................................................................ 48

1.4 Butacas ............................................................................................................................... 49

1.5 Puertas de vidrio ................................................................................................................. 50

1.6 Coeficientes de absorción del hormigón ............................................................................. 51

Apéndice 2 Coeficientes de absorción de diversas butacas .................................................. 52

Apéndice 3 Diversos coeficientes de absorción de una persona .......................................... 53

Apéndice 4 Software utilizado para el diseño (Google Sketchup Pro 8) ............................... 54

Bibliografía y Referencias ............................................................................................................. 55


VI

Índice de figuras

Figura pág.

1.1 Presión sonora ...................................................................................................................... 7

1.2 Bandas de frecuencia de instrumentos musicales y de la voz ............................................... 8

1.3 Longitud de onda del sonido ................................................................................................. 9

1.4 Desplazamiento de la membrana basilar ............................................................................ 11

1.5 Reflexiones del sonido respecto al tiempo .......................................................................... 13

1.6 Sonido directo y primeras reflexiones hacia un espectador ................................................. 14

2.1 Reflexión del sonido en el techo ......................................................................................... 19

2.2 Parámetros para mantener una adecuada línea de visión .................................................. 20

2.3 Difracción del sonido ........................................................................................................... 26

3.1 Zona de escenario y butacas .............................................................................................. 27

3.2 Separación entre butacas ................................................................................................... 28

3.3 Distribución de butacas ....................................................................................................... 28

3.4 Medidas de una butaca ....................................................................................................... 28

3.5 Superficie del suelo ocupada por butaca ............................................................................ 29

3.6 Dimensiones externas del recinto ....................................................................................... 30

3.7 Dimensiones externas del recinto (zona de escenario) ....................................................... 30

3.8 Distribución de butacas manteniendo línea de visión adecuada ......................................... 32

3.9 Distribución de butacas (segundo piso) .............................................................................. 32

3.10 Zona del techo .................................................................................................................... 34

3.11 Zona de escenario .............................................................................................................. 35

3.12 Superficie de paredes (vista posterior) ................................................................................ 36

3.13 Superficie de paredes (vista frontal) .................................................................................... 36

3.14 Superficie considerada del suelo ........................................................................................ 37


VII

Índice de tablas

Tabla pág.

1 Tiempo de reverberación medio para distintos usos ........................................................... 18

3.1 Coeficientes de absorción de los materiales propuestos ..................................................... 39

3.2 Absorción y tiempo de reverberación del recinto con la sala vacía ..................................... 39

3.3 Absorción y tiempo de reverberación a distintas capacidades de audiencia ....................... 40

4.1 Relación entre V, RTmid y Stot ........................................................................................... 43


- 1 -

INTRODUCCIÓN El objetivo de este proyecto es mostrar los aspectos teóricos, así como los criterios de diseño que

se requieren para poder modelar un recinto de acuerdo con las características que se necesiten

para el uso que tendrá dicho espacio.

La idea de diseñar un recinto surge debido a la necesidad de ofrecer un espacio que cuente con

características acústicas favorables para cierto tipo de música y de esa manera lograr una

sensación agradable a los espectadores en cuanto a percepción del sonido se refiere.

En el trabajo se mencionan los objetivos acústicos que se desean obtener analizando criterios de

diseño y acondicionamiento para salas de conciertos.

Con la elaboración de este proyecto se pretende también llegar a una conclusión del por qué la

acústica arquitectónica es considerada como una rama de ingeniería y arte al mismo tiempo.


- 2 -

CAPITULO 1 CONSIDERACIONES TEÓRICAS 1.1 ANTECEDENTES HISTORICOS La acústica arquitectónica se encarga de estudiar el comportamiento del sonido en lugares al aire

libre y espacios cerrados; es muy importante para lograr que estos tengan un desempeño

adecuado y de calidad en cuanto a control acústico se refieren.

Los antecedentes más antiguos datan del año 25 a.C. por Marco Vitrubio Polio, ingeniero militar de

Julio Cesar, dichos documentos describen distintos diseños que tenían como propósito mejorar la

acústica de los antiguos teatros romanos.

Otro ejemplo eran las iglesias cristianas, las cuales contaban con bóvedas altas, esto ocasionaba

muchos problemas acústicos, por lo cual se debía colocar un tornavoz para evitar que el sonido de

la voz se perdiera debido a las bóvedas.

Hasta el siglo XIX, el diseño acústico se limitaba a ser muy práctico y consistía principalmente en

imitar condiciones de salas ya existentes las cuales contaban con propiedades acústicas

aceptables.

1.1.2 ACUSTICA ARQUITECTONICA MODERNA Nace a finales del siglo XIX, teniendo como precursor al físico americano Wallace Clement Sabine.

Todo comenzó en 1895, cuando se inauguró el Museo de Arte Frogg, cuando los miembros del

Consejo de la Universidad de Harvard comprobaron que la acústica del recinto era muy mala,

pidiéndole a Sabine que diera solución al problema. Para ello estudió las características del

Sanders Theater la cual era considerara una sala acústicamente excelente.


- 3 -

Durante los siguientes años Sabine y un grupo de asistentes movieron materiales entre ambas

salas, con el fin de percibir los cambios acústicos debido a la absorción que generaban dichos

elementos.

Utilizando un órgano de tubos y un cronómetro Sabine fue capaz de determinar que existen

vínculos relacionados entre la calidad acústica, el tamaño de la cámara y la suma de las superficies

de absorción; esto lo definió como el tiempo de reverberación, siendo la característica más

importante de una sala.

Por lo tanto para reducir la reverberación del Fogg Lecture Hall cubrió las paredes con fieltro que es

un absorbente acústico mejorando notablemente la acústica del teatro.

Posteriormente fue llamado para asesorar la construcción del Boston Symphony Hall; durante sus

investigaciones en el desarrollo de este proyecto estableció una fórmula para el cálculo del tiempo

de reverberación.

En 1900 al momento de la inauguración Sabine se llevó una gran decepción ya que el tiempo de

reverberación no coincidía con el calculado teóricamente siendo muy criticado.

Cincuenta años después de la construcción del Boston Symphony Hall se realizaron pruebas,

comprobando que los cálculos hechos por Sabine eran correctos e incluso hasta hoy en día este

lugar es considerado como uno de las mejores salas desde el punto de vista acústico.

El primero en traer los adelantos electrónicos propiciados por el desarrollo de la radiodifusión

(micrófonos, amplificadores, altavoces, etc) al campo de la acústica (medida del tiempo de

reverberación) fue Frederick Vinton Hunt por los años treinta, después de perfeccionar un aparato

para trazar con precisión las curvas de caída del sonido, emprendió el estudio del comportamiento

del campo sonoro en recintos cerrados.

A partir del segundo cuarto del siglo XX, debido al desarrollo del amplificador, tubo de vacío,

altavoces y micrófonos, se empezaron a acumular los datos exactos que harían de la acústica una

ciencia efectiva de la ingeniería, ya que antes de que se inventaran los aparatos electrónicos,

faltaban los medios necesarios para producir sonidos que correspondieran a sus especificaciones,

así como para medir la fuerza que estos producían.


- 4 -

Todas estas novedades facilitaban el estudio y medida del campo sonoro en recintos cerrados, y

supusieron un nuevo empuje en su desarrollo, aunque se detuvieron bruscamente a consecuencia

del inicio de la Segunda Guerra Mundial.

Al finalizar la guerra, se produjo un gran boom cultural en los Estados Unidos, construyendo salas

de conciertos, teatros, etc., realizando profundos estudios en salas reconocidas concluyendo

directores, músicos y críticos musicales que:

Las salas pequeñas suenan mejor que las grandes.

Las construidas con varios fines son inferiores a las construidas con un solo fin.

Las salas viejas son mejores que las nuevas.

Estas ideas iban en contra de las necesidades, ya que los arquitectos se negaban a copiar las salas

antiguas debido a que los gustos iban cambiando dejando de lado las grandes decoraciones con

relieves sustituyéndolas por algo más sobrio y funcional, trayendo problemas de ecos y mala

distribución del sonido. Para solucionar este problema se empezaron a usar los materiales

absorbentes.

A partir de 1968 se han desarrollado métodos informáticos de trazado de rayos sonoros con la idea

de seguir las reflexiones que se producen y de esta forma calcular el tiempo de reverberación.

1.1.3 HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE RECINTOS ACUSTICOS

A través del tiempo, se han desarrollado herramientas que permiten simular parámetros antes de la

construcción de un recinto, obteniendo el comportamiento que tendrá de una forma más acertada.

En el campo de la acústica se usan dos sistemas diferentes pero complementarios: las maquetas y

los programas de informática.

Las maquetas son modelos de recintos construidos a escala, obteniendo el comportamiento que

tendrán las ondas en su interior, sin embargo el tiempo de elaboración y el costo han hecho que

casi sea un método obsoleto.


- 5 -

Al inicio de los 80´s los programas de simulación dieron un salto importante, ya que dan un cálculo

estimado de los parámetros acústicos reduciendo el costo y el tiempo de elaboración.

En los años 90´s aparecen los sistemas de creación de sonido virtual permitiendo llevar a cabo la

“auralización”, proceso a través del cual es posible realizar una escucha en cualquier punto de un

recinto antes de que sea construido.

Tanto en la fase de diseño como en la de análisis los programas de simulación resultan una

herramienta muy útil ya que facilitan la toma de decisiones en cuanto a formas y materiales.

1.1.4 DISEÑO DE RECINTOS ACUSTICOS EN LA ACTUALIDAD

La forma general que se utiliza para el diseño de un recinto es:

* Definir los objetivos a cumplir: Definir los márgenes de valores óptimos de los parámetros

acústicos estandarizados que debe poseer el recinto (reflexiones tempranas, reverberación,

existencia o no de ecos y resonancias, la cobertura sonora de las fuentes).

* Fase de diseño: A partir de las ideas propuestas tanto estéticas como acústicas, definir la forma y

dimensión del recinto elaborado principalmente con un software, cumpliendo con 3 etapas.

1.- Establecer el criterio acústico según el uso que se le pretende dar.

2.- Estudiar las dimensiones para que así el recinto cumpla con el objetivo.

3.- Definir formas, inclinaciones y materiales que determinarán la acústica del recinto.

Es primordial definir las dimensiones en función del tiempo de reverberación y del aforo que tendrá

la sala.

También es importante considerar el techo, ya que es la mayor superficie que puede transmitir el

sonido de forma homogénea hacia la audiencia, cabe mencionar que la altura es vital ya que

modifica el volumen de la sala.


- 6 -

Algunas reglas empleadas para obtener una buena acústica son:

Modificar la forma, orientación y material en zonas donde se originen ecos y evitar que el

sonido se concentre en puntos determinados.

Procurar que el sonido se distribuya uniformemente y que la sonoridad sea suficiente en

toda la sala.

Evitar los ruidos de fondo tanto internos como externos.

Favoreces las reflexiones en el escenario, de modo que las primeras ondas reflejadas se

propaguen con poco retraso respecto al sonido directo.

1.2 PRINCIPIOS BASICOS DEL SONIDO

1.2.1SONIDO El sonido es un fenómeno que se produce cuando la vibración mecánica de un cuerpo se propaga

en un medio elástico y denso (el sonido no se propaga en el vacío), con una velocidad

característica de dicho entorno; esta oscilación es capaz de producir una sensación auditiva para el

oído.

1.2.2 GENERACIÓN Y PROPAGACIÓN DEL SONIDO

La generación del sonido tiene lugar cuando una fuente sonora entra en vibración. Dicha vibración

es transmitida a las partículas de aire adyacentes, las cuales a su vez, la transmiten a las partículas

contiguas.

La oscilación de las partículas tiene lugar en la misma dirección en que se propaga la onda. En este

caso se habla de ondas sonoras longitudinales. La manera más habitual de expresar

cuantitativamente la magnitud de un campo sonoro es mediante la presión sonora, o fuerza que

ejercen las partículas de aire por unidad de superficie.


- 7 -

1.2.3 FRECUENCIA DEL SONIDO

El número de oscilaciones por segundo de la presión sonora p se denomina frecuencia (f) del

sonido y se mide en Hertz (Hz) o ciclos por segundo (c/s).

La frecuencia del sonido coincide con la misma de la vibración mecánica que lo ha generado.

En la figura 1.1 se muestran dos ejemplos de presión sonora, con oscilaciones de diferente

frecuencia.

FIGURA No. 1.1 Presión sonora. 1.2.4 ESPECTRO FRECUENCIAL

La mayoría de los sonidos que percibimos, están constituidos por múltiples frecuencias

superpuestas. Un sonido grave está caracterizado por una frecuencia baja, en tanto que uno agudo

lo está por una frecuencia alta.


- 8 -

FIGURA No. 1.2 Bandas de frecuencia de instrumentos musicales y de la voz.

La apreciación sensorial auditiva distingue tres cualidades fundamentales de todo sonido:

sonoridad, tono y timbre:

· La sonoridad nos permite distinguir cuando un sonido es débil o fuerte.

· El tono permite catalogar los sonidos en graves y agudos.

· El timbre nos ayuda a distinguir el foco emisor del sonido.

1.2.5 VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DEL SONIDO (c) La velocidad de propagación del sonido (c) esta en función de la elasticidad y densidad del medio

en el cual se difunde. Considerando las condiciones normales de 1 atmósfera de presión y 22 °C de

temperatura, la velocidad de difusión del sonido es de aproximadamente, 345 m/s.


- 9 -

Si bien el aire constituye el medio habitual de propagación de las ondas sonoras, conviene tener

presente que el sonido puede propagarse a través de cualquier otro medio elástico y denso. Cuanto

más denso y menos elástico sea el medio, mayor será la velocidad del sonido a través de él.

1.2.6 LONGITUD DE ONDA DEL SONIDO (λ) Se define como la distancia entre dos puntos consecutivos del campo sonoro que se hallan en el

mismo estado de vibración en cualquier instante de tiempo.

FIGURA No. 1.3 Longitud de onda del sonido.

La relación entre las tres magnitudes: frecuencia (f), velocidad de propagación (c) y longitud de

onda (λ), viene dada por la siguiente expresión: λ = c/f.

De la formula se observa que para cada frecuencia, la longitud de onda depende del medio de

propagación, ya que es proporcional a la velocidad, y ésta varía para cada medio. Por otro lado, se

puede ver que la longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales, es decir,

cuanto mayor es f menor es λ, y viceversa.


- 10 -

1.2.6 NIVEL DE PRESIÓN SONORA

La presión sonora constituye la manera más habitual de expresar la magnitud de un campo sonoro.

La unidad de medida es el Newton/metro2 (N/m2) o Pascal (Pa).

La gama de presiones a las que responde el oído, desde el valor umbral de audición hasta el que

causa dolor, es extraordinariamente amplia. En concreto, la presión eficaz sonora más débil que

puede ser detectada por una persona, a la frecuencia de 1 kHz, es de 2 x 10-5 Pa, mientras que el

umbral de dolor es del orden de los 100 Pa.

1.3 PERCEPCION DEL SONIDO EN FUNCION DE LA FRECUENCIA

1.3.1 RELACIÓN ENTRE NIVELES DE PRESIÓN SONORA Y FRECUENCIA

La banda de frecuencias audibles para una persona joven con una audición normal, va desde 20 Hz

(sonidos más graves) hasta 20 kHz (sonidos más agudos).

El oído humano no tiene la misma sensibilidad para todo este margen de frecuencias.

Para niveles bajos de presión sonora, el oído es muy insensible a bajas frecuencias, es decir, el

nivel de presión sonora de un sonido grave tiene que ser mucho más elevado que el

correspondiente a un sonido de frecuencias medias para que ambos produzcan la misma

sonoridad. Por ejemplo, un nivel SPL = 70 dB, a 20 Hz, produce la misma sonoridad que un nivel

SPL = 5 dB, a 1 kHz.

Para dichos niveles bajos, el oído también presenta una cierta atenuación a altas frecuencias. A

medida que los niveles aumentan, el oído tiende a responder de forma más homogénea en toda la

banda de frecuencias audibles, hasta el punto de que cuando son muy elevados, la sonoridad

asociada a tonos puros de diferente frecuencia es muy parecida.


- 11 -

1.3.2 ENMASCARAMIENTO

Cuando el oído está expuesto a dos o más tonos puros de frecuencias diferentes, existe la

posibilidad de que uno de ellos enmascare los demás y, por tanto, evite su percepción de forma

parcial o total.

El fenómeno del enmascaramiento se explica de una manera simplificada considerando la forma en

que la denominada membrana basilar es excitada por tonos puros de diferente frecuencia. La

membrana basilar se extiende a lo largo de la cóclea desde la llamada ventana oval hasta el

extremo superior de la misma.

En la figura 1.4 se muestra la amplitud relativa del desplazamiento de la membrana basilar en

función de la distancia a la ventana oval, para cuatro tonos de frecuencia diferente.

FIGURA No. 1.4 Desplazamiento de la membrana basilar.

Se observa que los tonos de alta frecuencia producen un desplazamiento máximo en la zona

próxima a la ventana oval y que, a medida que la frecuencia disminuye, dicho máximo se va

desplazando hacia puntos más alejados de la misma.


- 12 -

Por otra parte, la excitación es asimétrica puesto que presenta una cola que se extiende hacia la

ventana oval (zona de frecuencias altas), mientras que por el lado contrario (frecuencias bajas)

sufre una brusca atenuación.

La consecuencia de tal asimetría es que un tono de baja frecuencia puede enmascarar otro de

frecuencia más elevada, tanto más, cuanto mayor sea su nivel de presión sonora. Ello es debido a

que la zona de frecuencias cubierta por su cola será más extensa.

1.4 PROPAGACIÓN DEL SONIDO EN UN RECINTO CERRADO

La energía radiada por una fuente sonora en un recinto cerrado llega a un oyente ubicado en un

punto cualquiera del mismo de dos formas diferentes: una parte de la energía llega de forma directa

es decir, como si fuente y receptor estuviesen en el espacio libre, mientras que la otra parte lo hace

de forma indirecta, al ir asociada a las sucesivas reflexiones que sufre la onda sonora cuando incide

sobre las diferentes superficies del lugar.

En un punto cualquiera del recinto, la energía correspondiente al sonido directo depende

exclusivamente de la distancia a la fuente sonora, mientras que la energía asociada a cada

reflexión depende del camino recorrido por el rayo sonoro, así como del grado de absorción

acústica de los materiales utilizados como revestimientos de las superficies implicadas.

Lógicamente, cuanto mayor sea la distancia recorrida y más absorbentes sean los materiales

empleados, menor será la energía asociada tanto al sonido directo como a las sucesivas

reflexiones.

1.4.1 SONIDO REFLEJADO

Al analizar la evolución temporal del sonido reflejado en un punto cualquiera de un recinto, se

observan básicamente dos zonas de características diferentes: la primera engloba todas aquellas

reflexiones que llegan inmediatamente después del sonido directo, y que reciben el nombre de

primeras reflexiones o reflexiones tempranas, y una segunda formada por reflexiones tardías que

constituyen la denominada cola reverberante.


- 13 -

Se dice que una reflexión es de orden “n” cuando el rayo sonoro asociado ha incidido “n” veces

sobre las diferentes superficies del recinto antes de llegar al receptor.

Desde un punto de vista práctico, se suele establecer un límite temporal para la zona de primeras

reflexiones de aproximadamente 100 ms desde la llegada del sonido directo, aunque dicho valor

varía en cada caso concreto en función de la forma y del volumen del recinto.

La representación gráfica temporal de la llegada de las diversas reflexiones, acompañadas de su

nivel energético correspondiente, se denomina ecograma o reflectograma. En la figura 1.5 se

representa de forma esquemática la llegada de los diferentes rayos sonoros a un receptor junto con

el ecograma asociado, indicando del sonido directo, la zona de primeras reflexiones y la de

reflexiones tardías.

FIGURA No. 1.5 Reflexiones del sonido respecto al tiempo.

1.4.2 ESTUDIO DE LAS PRIMERAS REFLEXIONES.

El estudio de las primeras reflexiones, analiza la forma en que se comporta el sonido dentro de un

recinto acústico, para ello considera rayos sonoros que inciden en las superficies de dicho espacio,

con esto se tiene como principal objetivo estudiar el sonido directo que llega a los espectadores, así

como las reflexiones sucesivas del mismo.


- 14 -

1.4.2.1 ACÚSTICA GEOMÉTRICA En general, las primeras reflexiones presentan un nivel energético mayor que las correspondientes

a la cola reverberante.

Además, por el hecho de depender directamente de las formas geométricas de la sala, son

específicas de cada punto y, por tanto, determinan las características acústicas propias del mismo,

juntamente con el sonido directo.

FIGURA No.1.6 Sonido directo y primeras reflexiones hacia un espectador.

La hipótesis elemental de partida para calcular el ecograma asociado a un punto cualquiera

consiste en tratar los rayos sonoros como si fueran rayos de luz, es decir, considerando que las

reflexiones de los mismos sobre las distintas superficies son totalmente especulares y que, por

tanto, verifican la ley de la reflexión.

El análisis acústico basado en la hipótesis de reflexiones especulares constituye la base de la

denominada Acústica geométrica.


- 15 -

Evidentemente, dicho análisis no es más que una aproximación a la realidad, ya que sólo en

determinadas circunstancias la hipótesis de reflexión especular es totalmente veraz.

Para que en la práctica se produzca una reflexión marcadamente especular es necesario que se

cumplan los siguientes requisitos, por lo que a la superficie reflejante se refiere:

➤ Dimensiones grandes en comparación con la longitud de onda del sonido en consideración.

➤ Superficie lisa y muy reflectante (poco absorbente).

En el caso de que las dimensiones sean menores o similares a la longitud de onda del sonido, la

onda sonora rodea la superficie y sigue propagándose como si el obstáculo que representa la

misma no existiese. Dicho fenómeno se conoce con el nombre de difracción.

Por otra parte, si la superficie presenta irregularidades de dimensiones comparables con la longitud

de onda, se produce una reflexión de la onda incidente en múltiples direcciones. Dicho fenómeno

se conoce con el nombre de difusión del sonido.

1.4.2.2 PERCEPCION SUBJETIVA DE PRIMERAS REFLEXIONES Todas aquellas reflexiones que llegan a un oyente dentro de los primeros 50 ms desde la llegada

del sonido directo son integradas por el oído humano y, en consecuencia, su percepción no es

diferenciada respecto al sonido directo.

Cuando el sonido emitido es un mensaje oral, tales reflexiones contribuyen a mejorar la

inteligibilidad comprensión del mensaje y, al mismo tiempo, producen un aumento de sonoridad (o

sensación de amplitud del sonido).

Por el contrario, la aparición en un punto de escucha de una reflexión de nivel elevado con un

retardo superior a los 50 ms es totalmente contraproducente para la obtención de una buena

inteligibilidad de la palabra, ya que es percibida como una repetición del sonido directo. En tal caso,

dicha reflexión se denomina eco. El retardo de 50 ms equivale a una diferencia de caminos entre el

sonido directo y la reflexión de, aproximadamente, 17 m.


- 16 -

1.5 MODOS PROPIOS DE UNA SALA

La combinación de ondas incidentes y reflejadas en una sala da lugar a interferencias constructivas

y destructivas, o lo que es lo mismo, a la aparición de las denominadas ondas estacionarias o

modos propios de la sala. Cada modo propio va asociado a una frecuencia, igualmente denominada

propia, y está caracterizado por un nivel de presión sonora SPL que varía en función del punto

considerado.

El estudio analítico de los modos propios se realiza mediante la denominada acústica ondulatoria

que, conjuntamente con la acústica geométrica y la estadística, constituyen las tres teorías clásicas

que hacen posible conocer con rigor el comportamiento del sonido en un recinto cualquiera.

El número de modos propios es ilimitado, la presencia de todos ellos provoca en cada punto una

concentración de energía alrededor de las diversas frecuencias propias, lo cual confiere un sonido

característico a cada sala.

Los valores de las frecuencias propias asociadas a los diferentes modos propios dependen de la

geometría y de las dimensiones del recinto y, en general, su determinación resulta muy compleja.


- 17 -

CAPITULO 2 CRITERIOS PARA EL DISEÑO

Es evidente que para diseñar un recinto se deben definir en primera instancia los objetivos

acústicos que se desean obtener; una vez concluida esta etapa se requieren analizar los distintos

criterios que se emplearán en el modelado de dicho espacio.

En la fase inicial es necesario plantear la forma y las dimensiones del recinto de manera que los

objetivos acústicos y estéticos se compaginen al máximo; dentro de este aspecto lo más importante

será determinar las dimensiones del lugar en función del tiempo de reverberación óptimo y del aforó

que tendrá la sala.

2.1 TIEMPO DE REVERBERACIÓN (TR)

Cuando una fuente sonora está radiando en un recinto determinado el oyente seguirá escuchando

el sonido durante un lapso de tiempo en el cual la energía tarda en ser absorbida por las superficies

límites. De manera subjetiva el TR se interpreta como el tiempo de permanencia de un sonido en un

lugar hasta hacerse inaudible.

Estrictamente se define como el tiempo (en segundos) que transcurre desde que el foco emisor

deja de emitir la onda hasta que el nivel de presión sonora en la sala ha disminuido en 60 dB.

Cuanto más absorbente sean las paredes menor será el TR.

Una sala con TR elevado se denomina viva mientras que una con TR bajo se califica como

apagada.

La fórmula para calcular el TR es la siguiente:

0.161 ...............(2.1)tot

VTR

A


- 18 -

Dónde:

V – volumen de la sala (m3).

Atot – absorción total del recinto.

La absorción total se define como:

1 1 2 2 ...... .............(2.2)tot n nA S S S

Dónde:

Sn – cada una de las superficies absorbentes dentro del recinto.

n -- coeficiente de absorción correspondiente a cada una de las superficies.

2.1.1 TIEMPO DE REVERBERACIÓN MEDIO (TRmedio) Este criterio acústico es de vital importancia, establece que para un volumen determinado y

considerando la sala llena, el tiempo de reverberación medio (valor medio de los valores de TR de

500 y 1000 Hz) debe elegirse de acuerdo con la aplicación concreta de uso a la que será destinada

la sala. El TRmedio se encuentra definido en tablas ya que este depende de la aplicación que

tendrá dicho espacio, los valores más usuales se muestran en la tabla N° 1.

TIPO DE SALA TRmedio SALA OCUPADA (s)

Sala de conferencias 0.7 - 1.0

Cine 1.0 – 1.2

Sala polivalente 1.2 – 1.5

Teatro de ópera 1.2 – 1.5

Sala de conciertos (música de cámara) 1.3 - 1.7

Sala de conciertos (música sinfónica) 1.8 – 2.0

Iglesia 2.0 – 3.0

Locutorio de radio 0.2 – 0.4

TABLA No. 1 Tiempo de reverberación medio para distintos usos.


- 19 -

El tiempo de reverberación medio es el promedio de los tiempos de reverberación a 500Hz y

1000Hz, se calcula mediante la siguiente ecuación.

(500 ) (1000 )...............(2.3)

2medio

RT Hz RT HzTR

2.2 IMPORTANCIA DEL TECHO EN UN RECINTO El techo es la mayor superficie que puede transmitir el sonido de forma homogénea hacia la

audiencia. Su altura es vital en el diseño, ya que modifica el volumen de la sala y la transmisión

adecuada del sonido.

En una sala de conciertos suele situarse una placa reflectora detrás de la orquesta y también

paneles reflectores en el techo para dirigir el sonido hacia la audiencia.

FIGURA No. 2.1 Reflexión del sonido en el techo.

2.3 FORMAS DEL SUELO EN UN AUDITORIO El suelo del auditorio debe tener la forma más adecuada para limitar el fenómeno de la difracción

en las cabezas del público. Se puede demostrar que cuando se preserva la línea de visión del

escenario para cada oyente, no sólo se mejora la percepción visual, sino también la auditiva.


- 20 -

Para poder asegurar una línea visual adecuada, es preciso que haya una separación mínima de

0.10 m entre las líneas de visión de dos filas de butacas consecutivas. Esta consideración se

fundamenta en el hecho de que los ojos están situados aproximadamente 0.75 m por debajo de la

cabeza. Las primeras filas de audiencia pueden estar colocadas a un nivel horizontal, dependiendo

de la altura de la fuente sonora manteniendo aún una buena línea de visión y audición.

En la figura 2.2 se muestran los requerimientos que deberán tener las líneas de visión en un suelo

horizontal.

FIGURA No. 2.2 Parámetros para mantener una adecuada línea de visión.

La fórmula que determina dichos parámetros es:

( ) ...............(2.4)s s

d Hs Hc Hh h

Dónde:

s – separación entre hileras.

Hs – altura de la fuente sobre el suelo.

Hc – altura de los ojos sobre el nivel del suelo.

h – separación requerida de la línea de visión (0.10 m).


- 21 -

Para conservar una línea de visión adecuada en las filas posteriores, la pendiente del suelo de

asientos no deberá ser inferior al ángulo . Dicho ángulo se obtiene con la siguiente ecuación.

( )tan ...........(2.5)

hD s Hs Hc

ds

Dónde:

D - separación de la fuente a la última butaca.

2.4 CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DEL VOLUMEN Y DEL NUMERO DE ASIENTOS 2.4.1 SALAS DE CONCIERTOS EXISTENTES (VOLUMEN Y NUMERO DE ASIENTOS)

Existe la creencia generalizada de que las salas de conciertos con una capacidad inferior a las

2000 localidades tienen una mejor acústica que las salas grandes con un aforo superior a los 2500

asientos.

Dicha creencia viene avalada por el hecho de que ocho de las salas mejor valoradas del mundo,

desde un punto de vista acústico, tienen una capacidad media de 1950 localidades y un volumen

medio de 17400 m3, mientras que las cifras correspondientes a ocho de las peor valoradas son de

2800 espectadores y 21800 m3, respectivamente.

Por otra parte existen razones que apoyan la idea de que las salas más pequeñas deberían tener,

mayor calidad acústica que las grandes. Dichas razones se basan en los siguientes hechos: mayor

intimidad acústica, distancia más corta entre el espectador más alejado y el escenario y mayor

energía asociada a las reflexiones laterales. Sin embargo, de lo anterior no se debe extraer la

conclusión errónea de que todas las salas grandes son valoradas como acústicamente deficientes.

De hecho, existen salas con volúmenes muy grandes que gozan de gran prestigio internacional.


- 22 -

La realidad es que, con los conocimientos actuales sobre acústica, es posible diseñar salas de

grandes dimensiones sin menoscabo de su calidad a base de neutralizar sus potenciales efectos

negativos mediante ingeniosas construcciones.

2.4.2 ELECCIÓN DEL VOLUMEN Y AFORO DEL RECINTO

Uno de los aspectos más importantes a considerar dentro de un recinto son las sillas, ya que

constituyen el elemento más absorbente dentro de la sala. Su absorción depende del porcentaje de

tapizado de la misma.

Es posible fijar dentro del diseño el número de butacas deseadas y a partir de esto, determinar el

volumen necesario para obtener el TRmedio deseado.

La ecuación que se presenta a continuación permite relacionar el TRmedio deseado con el volumen

de la superficie acústica efectiva total que es necesaria para obtener un dimensionado óptimo de la

sala.

( )..............(2.6)

0.14

TTRmedio SV

Dónde:

medioTR – Tiempo de reverberación medio característico para el uso de la sala.

TS - Superficie acústica efectiva total (Superficie que ocupan el escenario y las butacas).

V - Volumen requerido.

Se puede considerar que una sala está bien dimensionada, es decir que la relación del volumen y la

audiencia es correcta, cuando únicamente con el efecto de la absorción acústica de la audiencia en

el recinto, se obtenga el TRmedio en las frecuencias medias.


- 23 -

Otros aspectos a considerar, es que además de la fórmula para el dimensionado citado

anteriormente, podemos determinar si una sala está bien dimensionada utilizando las siguientes

relaciones:

Según H. Kuttruff

0.15 .......(2.7)T

VTRmedio

S

Según L. E. Kinsler

10.1 5.4 .............(2.8)T

medio

S

TR V

2.5 ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO

2.5.1 INTRODUCCIÓN El éxito en el diseño acústico de un recinto, una vez que se ha fijado el volumen, la forma y el aforo

de dicho lugar, consiste en hacer una correcta elección de los materiales que serán utilizados para

revestir las superficies del lugar con el objetivo de obtener los tiempos de reverberación deseados.

En algunos casos es necesario potenciar la aparición de primeras reflexiones (generalmente teatros

y salas de conciertos) además de conseguir una buena difusión del sonido, para lo cual se utilizan

materiales reflejantes.

Los principales efectos de los materiales utilizados en el acondicionamiento acústico son:

Absorción del sonido: Se debe principalmente a la presencia de elementos absorbentes

selectivos (resonadores, el público y las sillas).


- 24 -

Reflexión del sonido: Se debe a la presencia de elementos reflectores que se utilizan para

generar reflexiones útiles hacia la zona de audiencia.

Difusión del sonido: Se debe a la presencia de elementos difusores que se utilizan para

dispersar, de forma uniforme y en múltiples direcciones la energía sonora incidente.

2.5.2 ABSORCIÓN DEL SONIDO En un recinto, la reducción de la energía asociada a las ondas sonoras, tanto en su propagación a

través del aire como al incidir en las superficies límites, es un aspecto determinante en la calidad

acústica final del mismo.

La absorción de energía en un recinto acústico se da en orden de mayor a menor importancia de la

siguiente manera:

-El público y las sillas.

-Materiales absorbentes.

-Resonadores.

-Superficies límite de la sala.

-El aire.

-Materiales rígidos y no porosos utilizados en la construcción de las paredes y techo del recinto.

Las características de absorción de los materiales absorbentes y de los resonadores no solo

dependen de sus propiedades físicas, sino también en gran parte del diseño en su construcción,

por lo cual es de suma importancia solicitar los coeficientes de absorción de dichos elementos y en

ocasiones realizar pruebas de laboratorio para corroborar dichos valores.


- 25 -

En el caso de una superficie vibrante, una parte de la energía es radiada hacia el exterior y aunque

esta no es disipada, el efecto es equivalente a una verdadera absorción.

Quizá el aspecto más importante a considerar dentro del acondicionamiento acústico de un recinto

son los materiales con que se revisten las superficies del mismo, el coeficiente de absorción

depende de cada material y está en función de la frecuencia.

Los materiales absorbentes son utilizados principalmente para lograr los siguientes objetivos:

-Obtener tiempos de reverberación adecuados para el uso al que haya sido destinado el recinto.

-Prevenir o eliminar ecos.

-Reducción del nivel de campo reverberante en espacios ruidosos.

Los materiales absorbentes presentan un gran número de canales a través de los cuales la onda

sonora penetra. La disipación de energía se da en forma de calor al momento en que la onda entra

en contacto con las paredes de dichos canales, estos materiales son porosos y están formados por

sustancias fibrosas o granulares.

Comercialmente, los materiales absorbentes más usados comúnmente son:

-Lana de vidrio.

-Lana mineral.

-Espuma a base de resina de melanina.

-Espuma de poliuretano.

2.5.3 Difracción del sonido Este efecto se produce cuando una onda sonora encuentra en su paso un obstáculo de menor

dimensión que el de su longitud de onda, con lo cual se produce un cambio en la dirección de

propagación de la misma rodeando dicho obstáculo y siguiendo su camino como si este no


- 26 -

existiera. En la figura 2.3 se muestra un ejemplo de difracción, donde se observa claramente que

una parte del sonido incidente en la pared es reflejado y la otra rodea dicho obstáculo y sigue su

camino.

FIGURA No. 2.3 Difracción del sonido.

La difracción se produce básicamente a bajas frecuencias (sonidos graves), y disminuye a medida

de que aumenta la frecuencia.

Este fenómeno es importante al diseñar un recinto, ya que al generarse la difracción del sonido,

también se produce la atenuación del mismo, y por dicho motivo se debe tener cuidado en que las

cabezas de las personas no provoquen una difracción del sonido en el espectador consecuente.


- 27 -

CAPITULO 3

PROPUESTA DE DISEÑO

En el diseño de este recinto uno de los objetivos principales es obtener el tiempo de reverberación

requerido para el uso que tendrá dicho espacio, para lo cual se planteó el dimensionado y

acondicionamiento del lugar basándose en los criterios mencionados en el capítulo previo.

3.1 DIMENSIONADO DEL RECINTO

Para comenzar el dimensionado del recinto se requiere saber el aforo que tendrá este así como la

superficie total que será ocupada por el escenario y las butacas.

La capacidad del lugar es de 1444 personas, en la figura 3.1 se muestra la distribución que tienen

el área de butacas así como el escenario.

FIGURA No. 3.1 Zona de escenario y butacas.

Zona de escenario.

Zona de butacas.


- 28 -

Superficie ocupada por el escenario = 207 m2.

Las butacas tienen una separación de 1 m de respaldo a respaldo y están distribuidas de la

siguiente manera.

FIGURA No. 3.2 Separación entre butacas. FIGURA No. 3.3 Distribución de butacas.

Dimensiones por butaca.

FIGURA No. 3.4 Medidas de una butaca.


- 29 -

Superficie ocupada por asiento = (0.71 m) (0.52 m) = 0.3692 m2.

FIGURA No. 3.5 Superficie del suelo ocupada por butaca.

Superficie total ocupada por las butacas = (1444) (0.3692 m2) = 533.1248 m2.

El volumen que deberá tener el recinto para cumplir con las condiciones de un buen dimensionado

es el siguiente.

1.8(207 533.1248)

0.14 0.14

medio TTR SV

9515.89 m3……… (3.1)

3.2 MODELADO DEL RECINTO

Una vez que se conoce el volumen y el aforo de la sala de conciertos, el siguiente paso es

determinar la forma y dimensiones que tendrá el mismo, en la figura 3.6 y 3.7 se muestran las

características mencionadas que en este caso tendrá el recinto.


- 30 -

FIGURA No. 3.6 Dimensiones externas del recinto.

FIGURA No. 3.7 Dimensiones externas del recinto (zona de escenario).

Como ya se había mencionado, el aforo del recinto y la distribución de las butacas ya se tiene

definido por lo cual solo resta determinar la pendiente que tendrá la zona de asientos para

mantener una adecuada línea de visión con lo cual también se lograra que el sonido llegue a el

espectador sin ser obstaculizado por el que se encuentre en frente.


- 31 -

La altura mínima (Hs) que debe tener la fuente se calcula tomando en cuenta el número de filas (de

asientos) que estarán a nivel de piso sin tener ninguna pendiente, en este caso se han considerado

solo 3 filas.

(5.5)(0.10)1.2 1.75 ..........(3.2)

1

dhHs Hc m

s

Para calcular la pendiente que deberá tener el piso en las filas posteriores a las 3 primeras, se

utiliza la siguiente expresión:

1

( )tan ................(3.3)

(0.10)(20.5) (1.75 1.2) 3tan

(5.5) 11

3tan 15.25

11

hD s Hs Hc

ds

Basándose en estos datos, la altura del escenario se fijó en 1.75 m y la pendiente del suelo para las

butacas en 15°. Es importante mencionar que por motivos de seguridad no se debe pasar de 30° en

la pendiente del suelo, ya que esto implica una inclinación pronunciada y riesgosa en el caso de

alguna emergencia.

La figura 3.8 muestra las 3 primeras filas que se encuentran a nivel del suelo, así como las que se

encuentran con una pendiente de 15 °.


- 32 -

FIGURA No. 3.8 Distribución de butacas manteniendo línea de visión adecuada.

La parte posterior de asientos se modelo con la misma pendiente de 15°, en la figura 3.9 se

muestra dicho diseño.

FIGURA No. 3.9 Distribución de butacas (segundo piso).


- 33 -

De acuerdo con el cálculo realizado para un TRmedio de 1.8 seg., el volumen requerido para el

auditorio es de 9515.89 m3, el que se obtiene en este diseño toda vez que se han distribuido las

butacas y se ha restado el volumen que ocupan las mismas así como el de los escalones es de

9679.6 m3, con lo cual se obtiene una aceptable aproximación.

Kinsler propone evaluar si el reciento está bien dimensionado utilizando el siguiente criterio.

10.1 5.4 ...........(3.4)TS

TRmedio V

Sustituyendo las características propuestas en el diseño tenemos que.

2

3

740.124

9679.6

1.8

1 740.1240.1 5.4 .............(3.5)

1.8 9679.6

0.5555 0.5128

TS m

V m

TRmedio s

Se puede observar que además de haber obtenido una buena aproximación respecto al volumen

que se calculó en un principio, este diseño también cumple con los criterios propuestos para

determinar si posee un correcto dimensionado.

A pesar de que el diseño cumple con los criterios de dimensionado de una manera satisfactoria,

aún falta realizar un adecuado acondicionamiento acústico de la sala, ya que de esto dependerá

que se cumpla satisfactoriamente con el tiempo de reverberación requerido.

3.3 ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO DEL RECINTO Al realizar el acondicionamiento acústico de un recinto, se deben de tomar en cuenta todas las

superficies internas del mismo las cuales serán cubiertas con materiales específicos que nos


- 34 -

permitirán obtener la absorción total del lugar que se requiere, así como los efectos de reflexión y

difusión que se desea lograr.

El acondicionamiento del recinto para este proyecto se describe a continuación, en el cual se

mencionan los tipos y cantidad de materiales a utilizar en cada zona, así como los efectos que se

desean lograr con dichos componentes.

3.3.1 AREA DEL TECHO

El techo tiene una área de 1325.97 m2 (sin considerar el techo del escenario), en la figura 3.10 se

muestra la ubicación del mismo, y el material con el cual será cubierto es yeso acabado con

enlucido fino.

Como ya se ha mencionado el techo es una área que permite reflejar el sonido a la mayor parte de

la audiencia, es por eso que se eligió este material, ya que posee un bajo coeficiente de absorción,

con lo cual se permitirá una adecuada reflexión del sonido hacia los espectadores.

FIGURA No. 3.10 Zona del techo.

3.3.2 AREA DEL ESCENARIO

El escenario ocupa una área de 650.63 m2, los cuales incluyen el techo del mismo, para este

espacio se utiliza madera barnizada, la cual posee un bajo coeficiente de absorción, con lo cual se


- 35 -

logra que el sonido sea dirigido a la audiencia, además de que para los músicos es una condición

favorable ya que permite tener una buena sonoridad en dicho lugar. En la figura 3.11 se muestra en

color verde el área mencionada (incluye el suelo).

FIGURA No. 3.11 Zona de escenario.

3.3.3 AREA DE LAS PAREDES

Las paredes ocupan un total de 774.37 m2, el material que se ha seleccionado para cubrir dicho

espacio son paneles difusores, con esto se busca que el espectador tenga una mejor percepción

del sonido, además de que también se tiene como objetivo eliminar la presencia de ondas

estacionarias, ya que en el diseño las paredes se encuentran colocadas de forma paralela.

En la figura 3.12 y 3.13 se muestran de color azul el área considerada en este ramo.


- 36 -

FIGURA No. 3.12 Superficie de paredes (vista posterior).

FIGURA No. 3.13-Superficie de paredes (vista frontal).


- 37 -

3.3.4 AREA DEL SUELO

El suelo abarca una área de 328.11 m2, el material empleado para este es hormigón enlucido con

cemento, este material fue elegido básicamente porque se ajusta a los valores requeridos para la

absorción total que se necesitaba.

En la figura 3.14 se muestra el área (color verde) considerada para el cálculo de la absorción.

FIGURA No. 3.14 Superficie considerada del suelo.


- 38 -

3.3.5 AREA DE LAS BUTACAS

Las butacas ocupan una área absorbente de 533.12 m2, y estas constituyen uno de los elementos

más absorbentes dentro de un recinto, es por ello que se decidió utilizarlas con un porcentaje bajo

de superficie tapizada, esto es principalmente para poder obtener la absorción total deseada,

además de que se debe tomar en cuenta que las personas representan otro factor de absorción por

lo tanto no utilizamos un alto porcentaje de superficie tapizada.

El área en el que se encuentran las butacas puede observarse en la figura 3.14

3.3.6 AREA DE LAS PUERTAS

Dentro del diseño consideramos tener 5 puertas, las cuales cubren un área de 20.7 m2 y se eligió

que fueran de vidrio, esto sin ninguna consideración en especial, solamente se optó por ese

material para alcanzar la absorción total requerida.

Se cuenta con 4 puertas de 2.30 m de alto por 2 m de ancho y con una de 2.30 m de alto, por 1 m

de ancho, con lo cual tenemos accesos bastante amplios y que permitirían desalojar la sala

rápidamente en caso de alguna emergencia.

3.3.7 ELECCIÓN DE LOS MATERIALES PARA EL ACONDICIONAMIENTO

Toda vez que se han determinado las superficies internas del recinto y se conoce el área que ocupa

cada una de ellas, se debe elegir el material con el que estas serán cubiertas de acuerdo con los

requerimientos y los efectos que deseamos obtener en cada parte del lugar. La elección de los

materiales es de suma importancia y se debe considerar el coeficiente de absorción de cada uno de

ellos, ya que esto determinara la absorción total del recinto y por consecuencia el tiempo de

reverberación que tendrá dicho lugar.

En la tabla 3.1 se muestran los materiales sugeridos para hacer el acondicionamiento acústico de

este lugar así como los coeficientes de absorción de cada uno de ellos.


- 39 -

Superficie y material

utilizado Coeficiente de absorción a distintas frecuencias

125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz

Escenario (650.63 m2)

madera barnizada 0.15 0.11 0.1 0.07 0.06 0.07

Paredes (774.37 m2)

panel difusor TRQ 0.25 0.23 0.27 0.16 0.11 0.15

Techo (1325.97 m2)

Yeso acabado con

enlucido fino

0.02 0.02 0.03 0.04 0.04 0.03

Suelo (328.11 m2)

Hormigón enlucido con

cemento

0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.01

Butacas (533.1248 m2)

Porcentaje bajo de

superficie tapizada

0.35 0.45 0.57 0.61 0.59 0.55

Puertas (20.7 m2)

puerta de vidrio 0.27 0.21 0.21 0.12 0.07 0.05

Persona (1444) 0.23 0.33 0.38 0.42 0.39 0.35

TABLA No. 3.1 Coeficientes de absorción de los materiales propuestos

Con estos valores, la absorción total del recinto (sala vacía) y el tiempo de reverberación a las

distintas frecuencias se muestra en la tabla 3.2.

Absorción total del recinto (sabin)

125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz

513.17018 523.72806 628.712336 556.734428 499.812132 499.01344

Tiempo de reverberación (s)

125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz

3.036839748 2.975619828 2.478741884 2.799208243 3.118002746 3.12299324

Tabla No. 3.2 Absorción y tiempo de reverberación del recinto con la sala vacía


- 40 -

Con estos datos obtenemos un TRmedio = 2.6389 s, hasta este momento los cálculos realizados se

obtuvieron considerando la sala vacía, pero el propósito del recinto es tener un buen desempeño

acústico cuando hay audiencia, y como ya se mencionó, la absorción total del recinto dependerá de

la cantidad de personas que se encuentren en el lugar.

En la tabla 3.3 se muestra la forma en que varía la absorción total del recinto así como el tiempo de

reverberación cuando la sala se encuentra a distintas capacidades de audiencia.

Absorción total del recinto (sabin)

125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz

845.29018 1000.24806 1177.432336 1163.214428 1062.972132 1004.41344

762.26018 881.11806 1040.252336 1011.594428 922.182132 878.06344

679.23018 761.98806 903.072336 859.974428 781.392132 751.71344

596.20018 642.85806 765.892336 708.354428 640.602132 625.36344

Tiempo de reverberación (s)

125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz

1.843645693 1.558029115 1.32357126 1.339749201 1.466092622 1.551567848

2.044466759 1.76867967 1.49811305 1.54055376 1.689921704 1.774832579

2.294385093 2.045196876 1.725681917 1.812165047 1.994409127 2.073151173

2.613913334 2.424198586 2.034771112 2.200050622 2.432735581 2.492015843

TABLA No. 3.3 Absorción y tiempo de reverberación a distintas capacidades de audiencia

Así el TRmedio que obtenemos con los valores anteriores a las distintas capacidades de audiencia

son.

Sala totalmente ocupada

Sala con 3/4 de audiencia

Sala a mitad de audiencia

Sala con 1/4 de audiencia

RT MID RT MID RT MID RT MID

1.33166023 1.519333405 1.768923482 2.117410867


- 41 -

Se observa que el TRmedio disminuye conforme aumenta la audiencia y que además la variación de

este es grande, el rango de valores que se obtiene es aceptable para una sala de conciertos en la

cual se pretende que puedan presentarse diversos géneros de música.


- 42 -

CAPITULO 4

ANALISIS DEL DISEÑO Y COSTOS

4.1 ANALISIS DEL DISEÑO

Dentro del análisis del diseño se debe evaluar principalmente el acondicionamiento realizado y los

efectos sonoros que se pretende obtener, en cada parte de la sala.

- Escenario.

El escenario es de madera barnizada por lo cual posee un bajo coeficiente de absorción, esto nos

ayudara a que los músicos que se presenten en dicho espacio tengan una buena percepción

sonora además de que con esta propiedad se pretende que el sonido sea reflejado hacia la

audiencia, lo cual sería un beneficio principalmente para las primeras filas.

- Techo.

El techo como ya se mencionó en capítulos anteriores es el área que más nos ayuda a distribuir el

sonido a través de la sala, especialmente hacia las últimas filas. Es por ello que el material que se

eligió para cubrir dicho espacio posee un coeficiente de absorción pequeño, con lo cual logramos

una mayor reflexión del sonido.

El techo no está diseñado paralelamente al piso, posee una pequeña inclinación lo cual nos

ayudara aún más a distribuir el sonido hacia las últimas filas. Hay que mencionar que dicha

inclinación no fue calculada bajo un criterio en específico, ya que la misma se obtuvo al momento

de modificar dicha área para obtener el volumen de aire requerido dentro de la sala.

- Paredes.

Las paredes son muy importantes en un recinto cerrado ya que al igual que el techo, son las

responsables de dirigir el sonido hacia la audiencia, se eligió cubrir las paredes con material difusor

debido a que en nuestro diseño las paredes se encuentran colocadas de forma paralela y el hecho

de que estuvieran totalmente lisas podrían provocar la formación de ondas estacionarias en el

lugar, lo cual afectaría considerablemente la calidad acústica de dicho espacio. Además se

consideró este tipo de material para lograr una buena distribución del sonido hacia toda la

audiencia.


- 43 -

En la realización del proyecto se realizó una base de datos con las áreas internas del lugar y los

materiales que se utilizaron para el acondicionamiento, en la cual podemos observar los cambios

en el tiempo de reverberación al modificar los coeficientes de absorción de estos componentes

tanto con la sala vacía como con la sala en diferentes niveles de ocupación. Esto permite que en

caso de que se desee cambiar los materiales ya sea por el costo, las propiedades de los mismos, o

bien se requiera cambiar el uso de la sala (por consecuencia el tiempo de reverberación), podamos

realizar este proceso de manera rápida y eficiente.

Si bien cada propuesta de diseño dependerá del criterio de quien lo esté realizando, es importante

realizar una comparación con algunas tablas o parámetros que ya están establecidos para tener

una referencia y saber si el proyecto se está realizando de forma adecuada.

Comparación de resultados respecto a la tabla 4.1

TABLA No. 4.1 Relación entre V, RTmid y Stot

La comparación que se realizó con la tabla anterior, nos lleva a la conclusión de que cada

diseñador propondrá su propio método y características con lo cual trataran de obtener un

rendimiento acústico óptimo; es por eso que no se obtienen los mismos resultados con procesos

distintos, con lo cual podemos concluir que es correcta la hipótesis que se tiene respecto a que la

Valores de la tabla TRmedio= 1.8 s

Volumen = 10 000 m3

Stot

= 700 m2

Valores del diseño propuesto TRmedio= 1.5 s

Volumen = 9679.6 m3

Stot

= 740.124 m2


- 44 -

acústica arquitectónica es una disciplina que combina la ingeniería con el arte, ya que nunca

perderá su aspecto subjetivo que es el hecho de que todas las personas perciben el sonido de

manera diferente.

4.2 COSTOS

Material Cantidad Requerida Precio ($ M.N.) Cantidad solicitada Total ($ M.N.)

Madera barnizada 650.63 m2 711.00 x m2 651 m2 462861

Panel difusor 774.37 m2 1542.00 x m2 775 m2 1195050

Yeso acabado con enlucido fino

1325.97 m2 80.00 x m2 1327 m2 106160

Butacas 1444 2560.00 x pieza 1444 pzs. 3696640

Puertas de vidrio 20.7 m2 1964.00 x m2 21 m2 41244

TOTAL 5501955

Los costos mostrados se refieren únicamente a los materiales, el presupuesto para los gastos de

instalación y mano de obra es realizado por los distribuidores tomando en cuenta las características

del lugar y los requerimientos que se soliciten.

Debido a que este proyecto es solo una propuesta de diseño y no se tiene físicamente, no puede

darse un presupuesto de los gastos de instalación y mano de obra, lo cual debe ser realizado en el

momento que se cuente con el recinto físicamente.


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CONCLUSIONES

En el proceso de diseñar un recinto el parámetro principal a considerar es el tiempo de

reverberación deseado ya que este va ligado directamente al uso que tendrá el lugar y a partir de él

se basara todo el diseño y parámetros a considerar.

Dentro del dimensionado del recinto es importante guardar las proporciones adecuadas para que se

mantenga un volumen de aire apropiado dentro de la sala ya que este se relaciona directamente

con el tiempo de reverberación que se tendrá en el recinto.

Una vez que se tienen las dimensiones finales que tendrá el recinto, se debe realizar un buen

acondicionamiento acústico, esto es de vital importancia, ya que los materiales utilizados en dicho

proceso nos ayudaran a conseguir una correcta distribución del sonido al interior de la sala.

Para el acondicionamiento se debe tener presente que tanto butacas como personas son quienes

producen la mayor absorción en el recinto y debido a esto se deben calcular los tiempos de

reverberación cuando la sala tiene diferentes niveles de audiencia.


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APENDICE 1 CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES UTILIZADOS EN EL ACONDICIONAMIENTO 1.1 Madera barnizada (Escenario) Descripción:

- Madera de roble barnizada

- Densidad 790 Kg/m3 en seco

- Distribuidor Flytec

- Precio $711.00 por m2

Ventajas:

Posee una lámina de aluminio en la base de la tarima y están barnizadas por las seis caras para

proteger a la tarima de la humedad.

Resistente al impacto, a la abrasión y a los productos químicos; el grosor de 18mm, permite que la

tarima pueda ser restaurada hasta 5 veces.

Grafica de los coeficientes de absorción


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1.2 Panel difusor (paredes) Descripción

Su objetivo es eliminar las reflexiones indeseables que se producen cuando el sonido incide

directamente sobre las superficies de la sala, sin disminuir el tiempo de reverberación.

Material: Madera de pino

Precio por m2: $1542.00

Orden mínima: 300 m2

Distribuidor: Foshan Tiange Building Material Co., Ltd. (Acoustic Products Manufacturer)

Gráfica de los coeficientes de absorción


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1.3 Yeso acabado con enlucido fino (techo) DESCRIPCIÓN

Placa de yeso estándar 600 (STD), ideal para la construcción de sistemas de obra seca en

interiores.

Ventajas:

- Fácil y rápida instalación

- Flexibilidad en la construcción (adopta cualquier forma)

- Acabado listo para pintar

- Aislamiento acústico eficaz

- Peso aproximado: 10.2 Kg/m2

- Espesor: 12.5 mm

- Dimensiones: 2500 mm de largo por 600 mm de ancho

- Precio: $80.00 por m2

- Distribuidor: Placo Saint-Gobian

Gráfica de los coeficientes de absorción


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1.4 Butacas

Descripción

- Butaca de pie centra y asiento abatible

-Sistema de seguridad antifuego

-Sistema de absorción acústica

-No posee costuras

-Forma anatómica confortable

-Distribuidor: Figueras International Seating

-Precio por pieza: $2560.00

Grafica de los coeficientes de absorción


- 50 -

1.5 Puertas de vidrio

Descripción

- Vidrio templado traslucido

- Espesor: 11 mm

- Incoloro

- Precio: $1964.00 por m2 de vidrio

Grafica de los coeficientes de absorción del vidrio


- 51 -

1.6 Coeficientes de absorción del hormigón (suelo)


- 52 -

APEDINCE 2 COEFICIENTES DE ABSORCIÓN DE DIVERSAS BUTACAS

Adicional a estos datos, cada fabricante posee productos con características diferentes, por lo cual

los coeficientes de absorción pueden variar e incluso se pueden solicitar de acuerdo a las

necesidades que se tengan.


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APÉNDICE 3 DIVERSOS COEFICIENTES DE ABSORCIÓN DE UNA PERSONA


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APÉNDICE 4 SOFTWARE UTILIZADO PARA EL DISEÑO (GOOGLE SKETCHUP PRO 8)

Para modelar el recinto se utilizó como herramienta el software “Google SketchUp Pro 8” ya que

su manejo no resulta demasiado complicado y permite realizar diseños precisos y de buena calidad.

El programa cuenta con la opción de importar y crear objetos en 3D, así como añadir texturas a los

mismos lo cual agrega al diseño los acabados finales que se desean mostrar al presentar el

proyecto.

Un aspecto importante a destacar es que el programa permite crear una animación del diseño final

y permite exportarla como un archivo de video (.AVI) que puede reproducirse en cualquier sistema

aun cuando no se tenga instalado este software.

Una característica de mucha utilidad es que esta aplicación posee tutoriales en video, además de

consejos y sugerencias que pueden ser consultados ante cualquier duda respecto del

funcionamiento del mismo.

Pantalla inicial del software Ambiente de trabajo


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BIBLIOGRAFÍA Diseño acústico de espacios arquitectónicos

Autor: Antoni Carrión Isbert

Editorial: Ediciones Upc - España

Edición: 1ra Edición

Acondicionamiento acústico

Autor: Recuero López Manuel

Editorial: Paraninfo


Ingeniería acústica

Autor: Recuero López Manuel

Editorial: Thomson


Abc de la acústica arquitectónica

Autor: Arau Higini

Editorial: Grupo Editorial CEAC, S. A.


REFERENCIAS http://www.ispmusica.com/articulo.asp?id=750

http://www.elruido.com/portal/web/guest/acondicionamiento-acustico

http://www.placo.es/tr/_MAT2/CompararMateriales.aspx

http://www.eumus.edu.uy/docentes/maggiolo/acuapu/ing.html#recintos

http://www.deteca.es/espacios%20cerrados.pdf

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http://www.eumus.edu.uy/docentes/maggiolo/acuapu/ing.html#recintos

http://www.deteca.es/espacios%20cerrados.pdf

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